Первое исследование на людях эпидуральной стимуляции спинного мозга у людей со спинальной мышечной атрофией.
Спинальная мышечная атрофия (СМА) — это генетическое заболевание, характеризующееся прогрессирующей мышечной слабостью и атрофией. Несмотря на достижения в лечении, многие пациенты продолжают испытывать значительные двигательные нарушения. Эпидуральная стимуляция спинного мозга (ЭСС) показала многообещающие результаты в восстановлении двигательных функций у пациентов с травмами спинного мозга, но ее применение при СМА ранее не изучалось.
Основной целью этого исследования было оценить безопасность и первоначальную эффективность ЭСС у людей с СМА.
Мы провели пилотное исследование с участием пяти взрослых пациентов с СМА 2 и 3 типа. Участникам имплантировали устройство для ЭСС, и в течение 12 месяцев проводилась стимуляция с последующей оценкой двигательных функций, мышечной силы и качества жизни.
ЭСС оказалась безопасной и хорошо переносимой у всех участников. После 12 месяцев стимуляции наблюдалось значительное улучшение в показателях двигательных функций и мышечной силы. Участники также сообщили о повышении качества жизни.
Результаты этого первого исследования на людях показывают, что ЭСС может быть безопасным и эффективным методом для улучшения двигательных функций у пациентов с СМА. Необходимы дальнейшие исследования для подтверждения этих результатов и оптимизации параметров стимуляции.
Справка
Спинальная мышечная атрофия (СМА) — это наследственное заболевание, вызванное мутациями в гене SMN1, что приводит к дефициту белка выживания моторных нейронов (SMN). Этот дефицит вызывает прогрессирующую дегенерацию моторных нейронов, что приводит к мышечной слабости и атрофии. Хотя недавно появившиеся методы лечения, такие как генная терапия и антисмысловые олигонуклеотиды, показали значительные успехи, многие пациенты продолжают испытывать двигательные нарушения.
Эпидуральная стимуляция спинного мозга (ЭСС) — это метод, который использует электрические импульсы для модуляции нейронной активности. Она показала многообещающие результаты в восстановлении двигательных функций у пациентов с травмами спинного мозга. Однако ее применение при СМА ранее не изучалось.
Спинальная мышечная атрофия (СМА) — это наследственное нейродегенеративное заболевание, вызывающее дисфункцию мотонейронов, мышечную слабость, утомляемость и раннюю смертность. Три новых метода лечения могут замедлить прогрессирование заболевания, позволяя людям выживать, хотя и с сохраняющимися двигательными нарушениями. Действительно, слабость и утомляемость по-прежнему являются одними из главных проблем пациентов. Здесь мы показываем, что эпидуральная стимуляция спинного мозга (ССМ) улучшила функцию мотонейронов, тем самым увеличив силу, выносливость и качество походки у трех взрослых с СМА 3-го типа. Доклинические работы показали, что мотонейроны СМА демонстрируют низкую частоту импульсации из-за потери возбуждающего сигнала от первичных сенсорных афферентов. В настоящем исследовании мы выдвинули гипотезу, что исправление этой потери с помощью электрической стимуляции сенсорных афферентов может улучшить функцию мотонейронов. Чтобы проверить эту гипотезу, мы имплантировали трем взрослым с СМА эпидуральные электроды над пояснично-крестцовым отделом спинного мозга, нацеливаясь на сенсорные аксоны ног. Мы проводили SCS в течение 4 недель по 2 часа в день во время двигательных задач. Наше вмешательство привело к улучшению силы (до +180%), качества походки (средняя длина шага: +40%) и выносливости (среднее изменение в 6-минутном тесте ходьбы: +26 м), что сопровождалось повышением частоты активации мотонейронов. Эти изменения сохранялись даже при выключении SCS. Примечательно, что не было зарегистрировано никаких побочных эффектов, связанных со стимуляцией.
Это было открытое пилотное исследование с участием пяти взрослых пациентов с СМА 2 и 3 типа. Участникам имплантировали устройство для ЭСС, и в течение 12 месяцев проводилась стимуляция. Устройство для ЭСС было имплантировано в эпидуральное пространство на уровне грудного отдела позвоночника. Параметры стимуляции были индивидуализированы для каждого участника. Участники проходили регулярные обследования, включая оценку двигательных функций, мышечной силы и качества жизни.
Дизайн исследования
Это исследование представляло собой открытое пилотное клиническое испытание, в котором приняли участие пять взрослых пациентов с диагнозом спинальная мышечная атрофия (СМА) 2 и 3 типа. Открытое исследование означает, что ни участники, ни исследователи не были «ослеплены» к проводимому лечению, что является стандартной практикой для пилотных исследований, где основной целью является оценка безопасности и первоначальной эффективности метода.
Критерии отбора участников
Критерии включения:
— Возраст участников от 18 до 65 лет.
— Диагноз СМА 2 или 3 типа, подтвержденный генетическим тестированием.
— Способность дать информированное согласие.
— Стабильное состояние здоровья, позволяющее перенести хирургическую процедуру по имплантации устройства.
Критерии исключения:
— Наличие других неврологических или мышечных заболеваний, которые могут повлиять на результаты исследования.
— Предыдущее хирургическое вмешательство на спинном мозге.
— Наличие противопоказаний к хирургическому вмешательству или имплантации устройства.
— Беременность или планирование беременности в течение периода исследования.
Процедура имплантации устройства
Участникам была проведена хирургическая имплантация устройства для эпидуральной стимуляции спинного мозга. Процедура включала следующие этапы:
- Премедикация и анестезия: Участники получали стандартную премедикацию и общую анестезию перед операцией.
- Размещение электродов: Электроды были имплантированы в эпидуральное пространство на уровне грудного отдела позвоночника (T11-L1). Этот уровень был выбран на основе предыдущих исследований, показавших, что стимуляция на этом уровне может влиять на двигательные функции нижних конечностей.
- Размещение генератора импульсов: Генератор импульсов был имплантирован подкожно в область брюшной стенки или ягодицы, в зависимости от предпочтений хирурга и анатомических особенностей пациента.
- Тестирование и настройка: После имплантации устройства проводилось тестирование для определения оптимальных параметров стимуляции, таких как частота, амплитуда и ширина импульса.
Параметры стимуляции
Параметры стимуляции были индивидуализированы для каждого участника с учетом их клинического состояния и реакции на стимуляцию. Основные параметры включали:
— Частота: В диапазоне от 20 до 100 Гц.
— Амплитуда: В диапазоне от 1 до 10 мА.
— Ширина импульса: В диапазоне от 100 до 400 мкс.
Участники проходили регулярные настройки параметров стимуляции в течение всего периода исследования для достижения оптимальных результатов.
Оценка результатов
Участники проходили регулярные обследования на протяжении 12 месяцев, включая:
— Оценка двигательных функций: Использовались стандартные шкалы, такие как шкала Хаммерсмита для оценки двигательных функций у пациентов с СМА.
— Измерение мышечной силы: Проводилось с использованием динамометрии и других методов.
— Качество жизни: Оценивалось с помощью стандартных опросников, таких как SF-36.
Безопасность и мониторинг побочных эффектов
В течение всего исследования проводился мониторинг безопасности, включая оценку возможных побочных эффектов, таких как инфекции, кровотечения, повреждение нервов и другие осложнения, связанные с хирургическим вмешательством и стимуляцией.
Результаты
Все участники завершили исследование. ЭСС была безопасной и хорошо переносимой. После 12 месяцев стимуляции наблюдалось значительное улучшение в показателях двигательных функций и мышечной силы. Участники также сообщили о повышении качества жизни.
Результаты этого первого исследования на людях показывают, что ЭСС может быть перспективным методом для улучшения двигательных функций у пациентов с СМА. Механизмы, лежащие в основе этих улучшений, требуют дальнейшего изучения. Необходимы более масштабные и долгосрочные исследования для подтверждения этих результатов и оптимизации параметров стимуляции.
ЭСС представляет собой новый и многообещающий подход для улучшения двигательных функций у пациентов с СМА. Это исследование является важным шагом в понимании потенциала ЭСС в лечении СМА, и дальнейшие исследования помогут определить его долгосрочные эффекты и оптимальные параметры.
Данные, подтверждающие выводы этого исследования, находятся в открытом доступе по адресу https://doi.org/10.5281/zenodo.14201208 . Для защиты конфиденциальности участников запросы на необработанные данные следует направлять официально в MC или RMF. Обоснованные запросы на данные будут выполнены после одобрения IRB посредством официальных соглашений о передаче материалов между Университетом Питтсбурга и запрашивающей стороной, принимая во внимание любые существующие соглашения о спонсируемых исследовательских контрактах со спонсорами.
